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Elasticsearch从入门到精通-01认识Elasticsearch

👏作者简介：大家好，我是程序员行走的鱼

🍂博主从本篇正式开始ES学习，希望小伙伴可以一起探讨

📖 本篇主要介绍和大家一块简单认识下ES并了解ES中的主要角色

ElasticSearch概述

1.1 认识Elasticsearch

​ The Elastic Stack, 包括 Elasticsearch、Kibana、Beats 和 Logstash（也称为 ELK Stack）。能够安全可靠地获取任何来源、任何格式的数据，然后实时地对数据进行搜索、分析和可视化。Elaticsearch简称为 ES，ES 是一个**开源的高扩展的分布式全文搜索引擎，是整个 Elastic Stack 技术栈的核心。它可以近乎实时的存储、检索数据；本身扩展性很好，可以扩展到上百台服务器，处理 PB 级别的数据。

1.2 什么是全文搜索引擎

​ Google，百度类的网站搜索，它们都是根据网页中的关键字生成索引，我们在搜索的时候输入关键字，它们会将该关键字即索引匹配到的所有网页返回；还有常见的项目中应用日志的搜索等等。对于这些非结构化的数据文本，关系型数据库搜索不是能很好的支持。一般传统数据库，全文检索都实现的很鸡肋，因为一般也没人用数据库存文本字段。进行全文检索需要扫描整个表，如果数据量大的话即使对 SQL 的语法优化，也收效甚微。即使建立了索引，但是维护起来也很麻烦，对于 insert 和 update 操作都会重新构建索引。基于以上原因可以分析得出，在一些生产环境中，使用常规的搜索方式，性能是非常差的：

• 搜索的数据对象是大量的非结构化的文本数据。
• 文本记录量达到数十万或数百万个甚至更多。
• 需要支持大量基于交互式文本的查询。
• 需要非常灵活的全文搜索查询。
• 对高度相关的搜索结果的有特殊需求，但是没有可用的关系数据库可以满足。
• 对不同记录类型、非文本数据操作或安全事务处理的需求相对较少的情况。为了解决结构化数据搜索和非结构化数据搜索性能问题，我们就需要专业，健壮，强大的全文搜索引擎

​ 这里说到的全文搜索引擎指的是目前广泛应用的主流搜索引擎。它的工作原理是计算机索引程序通过扫描文章中的每一个词，对每一个词建立一个索引，指明该词在文章中出现的次数和位置，当用户查询时，检索程序就根据事先建立的索引进行查找，并将查找的结果反馈给用户的检索方式。这个过程类似于通过字典中的检索字表查字的过程。

1.3 Elasticsearch And Solr

​ Lucene 是 Apache 软件基金会 Jakarta 项目组的一个子项目，提供了一个简单却强大的应用程式接口，能够做全文索引和搜寻。在 Java 开发环境里 Lucene 是一个成熟的免费开源工具。就其本身而言，Lucene 是当前以及最近几年最受欢迎的免费 Java 信息检索程序库。但 Lucene 只是一个提供全文搜索功能类库的核心工具包，而真正使用它还需要一个完善的服务框架搭建起来进行应用。

​ 目前市面上流行的搜索引擎软件，主流的就两款：Elasticsearch 和 Solr,这两款都是基于 Lucene 搭建的，可以独立部署启动的搜索引擎服务软件。由于内核相同，所以两者除了服务器安装、部署、管理、集群以外，对于数据的操作修改、添加、保存、查询等等都十分类似。

​ 在使用过程中，一般都会将 Elasticsearch 和 Solr 这两个软件对比，然后进行选型。这两个搜索引擎都是流行的，先进的的开源搜索引擎。它们都是围绕核心底层搜索库 - Lucene构建的 - 但它们又是不同的。像所有东西一样，每个都有其优点和缺点：

当单纯的对已有数据进行搜索时，Solr更快。当实时建立索引时, Solr会产生io阻塞，查询性能较差, Elasticsearch具有明显的优势。大型互联网公司，实际生产环境测试，将搜索引擎从Solr转到 Elasticsearch以后的平均查询速度有了50倍的提升。

1.4 Elasticsearch Or Solr

​ Elasticsearch 和 Solr 都是开源搜索引擎，那么我们在使用时该如何选择呢？

• Google 搜索趋势结果表明，与 Solr 相比，Elasticsearch 具有很大的吸引力，但这并不意味着 Apache Solr 已经死亡。虽然有些人可能不这么认为，但 Solr 仍然是最受欢迎的搜索引擎之一，拥有强大的社区和开源支持。

• 与 Solr 相比，Elasticsearch 易于安装且非常轻巧。此外，你可以在几分钟内安装并运行Elasticsearch。但是，如果 Elasticsearch 管理不当，这种易于部署和使用可能会成为一个问题。基于 JSON 的配置很简单，但如果要为文件中的每个配置指定注释，那么它不适合您。总的来说，如果你的应用使用的是 JSON，那么 Elasticsearch 是一个更好的选择。否则，请使用 Solr，因为它的 schema.xml 和 solrconfig.xml 都有很好的文档记录。

• Solr 拥有更大，更成熟的用户，开发者和贡献者社区。ES 虽拥有的规模较小但活跃的用户社区以及不断增长的贡献者社区。

  Solr 贡献者和提交者来自许多不同的组织，而 Elasticsearch 提交者来自单个公司。

• Solr 更成熟，但 ES 增长迅速，更稳定。

• Solr 是一个非常有据可查的产品，具有清晰的示例和 API 用例场景。 Elasticsearch的文档组织良好，但它缺乏好的示例和清晰的配置说明。

• Solr 支持更多格式的数据，比如JSON、XML、CSV，而 Elasticsearch 仅支持json文件格式。

• Solr 在传统的搜索应用中表现好于 Elasticsearch，但在处理实时搜索应用时效率明显低于 Elasticsearch。

​ 那么，到底是Solr还是Elasticsearch？

​ 有时很难找到明确的答案。无论您选择 Solr 还是 Elasticsearch，首先需要了解正确的用例和未来需求。总结他们的每个属性。

• 由于易于使用，Elasticsearch 在新开发者中更受欢迎。一个下载和一个命令就可以启动一切。
• 如果除了搜索文本之外还需要它来处理分析查询，Elasticsearch 是更好的选择
• 如果需要分布式索引，则需要选择 Elasticsearch。对于需要良好可伸缩性和以及性能分布式环境，Elasticsearch 是更好的选择。
• Elasticsearch 在开源日志管理用例中占据主导地位，许多组织在 Elasticsearch 中索引它们的日志以使其可搜索。
• 如果你喜欢监控和指标，那么请使用 Elasticsearch，因为相对于 Solr，Elasticsearch 暴露了更多的关键指标

1.5 Elasticsearch应用案例

• GitHub:2013 年初，抛弃了 Solr，采取 Elasticsearch 来做 PB 级的搜索。“GitHub使用Elasticsearch 搜索 20TB 的数据，包括13亿文件和1300亿行代码""。
• 维基百科:启动以 Elasticsearch 为基础的核心搜索架构
• SoundCloud:“SoundCloud 使用 Elasticsearch 为 1.8 亿用户提供即时而精准的音乐搜索服务”。
• 百度:目前广泛使用 Elasticsearch 作为文本数据分析，采集百度所有服务器上的各类指标数据及用户自定义数据，通过对各种数据进行多维分析展示，辅助定位分析实例异常或业务层面异常。目前覆盖百度内部 20 多个业务线（包括云分析、网盟、预测、文库、直达号、钱包、风控等），单集群最大 100 台机器，200 个 ES 节点，每天导入 30TB+数据。
• 新浪:使用 Elasticsearch 分析处理 32 亿条实时日志。
• 阿里:使用 Elasticsearch 构建日志采集和分析体系。
• Stack Overflow：解决 Bug 问题的网站，全英文，编程人员交流的网站。

ElasticSearch基本概念

2.1索引(Index)

​ 一个索引就是一个拥有几分相似特征的文档的集合。比如说，你可以有一个客户数据的索引，另一个产品目录的索引，还有一个订单数据的索引。一个索引由一个名字来标识（必须全部是小写字母），并且当我们要对这个索引中的文档进行索引、搜索、更新和删除的时候，都要使用到这个名字。在一个集群中，可以定义任意多的索引。

​ 能搜索的数据必须索引，这样的好处是可以提高查询速度，比如：新华字典前面的目录就是索引的意思，目录可以提高查询速度。

Elasticsearch 索引的精髓：一切设计都是为了提高搜索的性能。

2.2 类型(Type)

​ 在一个索引中，你可以定义一种或多种类型。

​ 一个类型是你的索引的一个逻辑上的分类/分区，其语义完全由你来定。通常，会为具有一组共同字段的文档定义一个类型。不同的版本，类型发生了不同的变化

2.3 文档(Document)

​ 一个文档是一个可被索引的基础信息单元，也就是一条数据.

​ 比如：你可以拥有某一个客户的文档，某一个产品的一个文档，当然，也可以拥有某个订单的一个文档。文档以JSON格式来表示，而 JSON 是一个到处存在的互联网数据交互格式。

​ 在一个 index/type 里面，你可以存储任意多的文档。

2.4 字段(Field)

​ 相当于是数据表的字段，对文档数据根据不同属性进行的分类标识。

2.5 映射(Mapping)

​ mapping 是处理数据的方式和规则方面做一些限制，如：某个字段的数据类型、默认值、分析器、是否被索引等等。这些都是映射里面可以设置的，其它就是处理 ES 里面数据的一些使用规则设置也叫做映射，按着最优规则处理数据对性能提高很大，因此才需要建立映射，并且需要思考如何建立映射才能对性能更好。

2.6 分片(Shards)

​ 一个索引可以存储超出单个节点硬件限制的大量数据。比如，一个具有 10 亿文档数据的索引占据 1TB 的磁盘空间，而任一节点都可能没有这样大的磁盘空间。或者单个节点处理搜索请求，响应太慢。为了解决这个问题，Elasticsearch 提供了将索引划分成多份的能力，每一份就称之为分片。当你创建一个索引的时候，你可以指定你想要的分片的数量。每个分片本身也是一个功能完善并且独立的“索引”，这个“索引”可以被放置到集群中的任何节点上。

​ 分片很重要，主要有两方面的原因：

​ (1)允许你水平分割 / 扩展你的内容容量。

​ (2)允许你在分片之上进行分布式的、并行的操作，进而提高性能/吞吐量。

​ 至于一个分片怎样分布，它的文档怎样聚合和搜索请求，是完全由 Elasticsearch 管理的，对于作为用户的你来说，这些都是透明的，无需过分关心。

被混淆的概念是，一个 Lucene 索引我们在 Elasticsearch称作分片 。 一个Elasticsearch 索引是分片的集合。 当 Elasticsearch 在索引中搜索的时候， 他发送查询到每一个属于索引的分片(Lucene 索引)，然后合并每个分片的结果到一个全局的结果集。

2.7副本(Replicas)

​ 在一个网络 / 云的环境里，失败随时都可能发生，在某个分片/节点不知怎么的就处于离线状态，或者由于任何原因消失了，这种情况下，有一个故障转移机制是非常有用并且是强烈推荐的。为此目的，Elasticsearch允许你创建分片的一份或多份拷贝，这些拷贝叫做复制分片(副本)。

​ 复制分片之所以重要，有两个主要原因：

​ (1)在分片/节点失败的情况下，提供了高可用性。因为这个原因，注意到复制分片从不与原/主要（original/primary）分片置于同一节点上是非常重要的。

​ (2)扩展你的搜索量/吞吐量，因为搜索可以在所有的副本上并行运行。

​ 总之，每个索引可以被分成多个分片。一个索引也可以被复制 0 次（意思是没有复制）或多次。一旦复制了，每个索引就有了主分片（作为复制源的原来的分片）和复制分片（主分片的拷贝）之别。分片和复制的数量可以在索引创建的时候指定。在索引创建之后，你可以在任何时候动态地改变复制的数量，但是你事后不能改变分片的数量。默认情况下，Elasticsearch中的每个索引被分片 1 个主分片和 1 个复制分配，这意味着，如果你的集群中至少有两个节点，你的索引将会有 1 个主分片和另外 1 个复制分片（1 个完全拷贝），这样的话每个索引总共就有 2 个分片，我们需要根据索引需要确定分片个数。

2.8分配

​ 将分片分配给某个节点的过程，包括分配主分片或者副本。如果是副本，还包含从主分片复制数据的过程。这个过程是由 master 节点完成的。

主分片和另外 1 个复制分片（1 个完全拷贝），这样的话每个索引总共就有 2 个分片，我们需要根据索引需要确定分片个数。

2.8分配

​ 将分片分配给某个节点的过程，包括分配主分片或者副本。如果是副本，还包含从主分片复制数据的过程。这个过程是由 master 节点完成的。

🌟至此本篇就结束了，下一篇将介绍ES环境搭建以及客户端的安装，包括Linux和Docker两种轻松搭建一个属于自己的ES服务